1、漭街渡大桥挂篮计算书云南小湾水电站漭街渡大桥挂篮设计计算书中交二航局二公司漭街渡大桥项目经理部2007年10月漭街渡大桥挂篮设计计算书一、计算依据【1】 茫街渡大桥大桥两阶段施工图设计文件【2】 钢结构设计规范 (GB 50017-2003)【3】 公路桥涵通用设计规范 （JTG D60-2004）【4】 公路桥涵钢结构及木结构设计规范 (JTJ025-86)【5】 公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）二、计算基本资料1荷载系数：根据公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000），荷载系数取值如下：、考虑箱梁砼浇注时胀膜等因素的超载系数取1.05；、浇注砼时的动力系数取1.2；、挂篮
2、空载行走时冲击系数取1.3；、浇筑砼和挂篮行走系数时抗倾覆稳定系数取1.5。2、作用于挂篮的荷载：、箱梁砼荷载：浇注箱梁时最大浇注重量为边跨1号块件，其重量为2680KN； 、施工机具及人群荷载2.5kn/m2；、挂篮自重: 1000 KN；、风荷载:设计基本风速U1026.0m/s; (设计图纸资料提供)。3、荷载组合：荷载组合：砼重量 + 动力附加荷载 + 挂篮自重 + 人群和施工机具重；荷载组合：砼重量 + 挂篮自重 + 风载；荷载组合：砼重量 + 挂篮自重 + 人群和施工机具重；荷载组合：挂篮自重+ 冲击附加荷载 + 风载；荷载组合I用于挂篮主承重系统强度和稳定性计算；荷载组合用于刚度
3、计算，荷载组合用于挂篮行走验算。三.荷载计算： 根据设计图纸，最不利荷载为1号节段，混凝土方量为103方。节段长度为3.5米，挂篮自重按100吨计，施工荷载取3.0吨。 T1=10326x1.05+1000+6x6x2.5=3901.9KNT2:风荷载根据JTG D60-2004，结合小弯地区地形有：地面粗糙度类别：D(属地面起伏较大的丘陵地)基本风速： V1026m/s（设计图纸提供）挂篮高度：大桥挂篮位于空中，距地面高度为高度为182m。故计算风压为： m/s挂篮上模板所受风力将挂篮模板上所受风力平均分布在挂篮侧面各节点上。上式中：Fwk为横桥向风荷载计算值（KN ）W0为基本风压（KN/
4、m2）Wd为设计基准风压（KN/m2）Awh为横桥向迎风面积（m2）V10桥梁所在地区的设计基本风速（m/s）Vd高度为Z处设计的基本风速（m/s）空气密度（KN/m3）K0设计风速重现期换算系数，属于施工架设期，取值0.75K3地形、地理条件系数，由于施工地处长江上，且施工挂篮属于对风荷载比较敏感的重要结构，按公路桥涵通用设计规范的规定，地形地理条件系数K3取值为1.2。T=T1+T2=3901.9+61.2=3963KN四.主要结构验算：4.1 主桁计算A.主桁结构简图其中：G为挂篮主桁前结点受到的施工载荷（含挂篮自重）；R1为挂篮后锚系统拉力；R2为挂篮前支点压力。1=37.60 2=4
5、0.00 3=180-37.6-40=102.40AC=757cm BC=718cmB.主桁内力计算:1.重心计算:侧模：取0.1t/m2(实际0.087/ m2)，总重6（长）12.5（高）4（块）0.130t，重心离挂篮前支点2.75m。顶模及支架：综合取0.15t/m2(实际0.012/ m2)总重（长）7.6（宽）0.156.8t，重心离挂篮前支点2.75m。底篮：含底模，主次纵梁，前后下横梁。模板取0.1t/m2 (实际0.073/ m2)底模重量660.13.6t；主纵梁I40，共8根，重量860.06763.2t；次纵梁I32，共5根，重量560.05271.6t；前后下横梁H6
6、0，共4根，平均长10m，重量4100.1064.2t；底篮总重3.63.21.64.212.6t，重心离挂篮前支点2.75m。挂篮主桁，含吊带及分配梁、前后横梁、平联、后锚等，取43t，其重心离挂篮前支点取0.5m。工作平台及堵头模板，估取7.6t，重心离挂篮前支点取3.5m。挂篮重心位置（306.812.6）2.75430.57.63.5306.812.6437.6 183.951001.84m。即挂篮计算重心离前支点1.75m，偏安全地取为2m。所以：G=1032.6/2（3.5/2+0.5）/6.0+100/22/6.0+9（3.5/2+0.5）/6.0+6.12（3.5/2+0.5）
7、/6.0=72.56t=725.6knR2=725.612/6=1451.2KNR1=1451.2-725.6=725.6KN按节点法计算：Nac=1189.2kn Nab=-944.8kn Nbc=1431.6kn Ncd=-1647.8kn强度验算：主梁AB：采用2HN600*200*11/17的型钢。截面积为W=2135.2=270.4cm2 ix=24.41cm l0=12.0m 因为主梁是受压杆，应先计算稳定性= l0/ ix=1200/8.82=136.1150查表得=0.367= Nab/w=34.9Mpak2215/ k1=0.3670.9215/1.2=59.2Mpa注：k1
8、为构件安全系数1.2；k2为构件锈蚀折减修正系数。满足要求立柱CD采用2HN600*200*11/17的型钢。截面积为W=2135.2=270.4cm2 ix=24.41cm l0=4.62m = l0/ ix=462/8.82=52.4150查表得=0.758= Ncd/w=61.00.758k2215/K1=0.7580.9215/1.2=122.2Mpa满足要求斜拉杆AC、BC杆: 截面积：A2.52562.5 cm2ac=Nac/A=1189.2/62.5=190.3MpaK2310/K1=232.5满足要求bc=Nbc/A=1431.6/62.5=229.1MpaK2310=232.
9、5满足要求主桁杆件截面特性及受力如下表：杆件名称主梁前斜拉后斜拉立柱截面面积（cm2）270.462.562.5270.4轴力（kn）944.81431.61189.2-1647.8应力（MPa）34.9229.1190.361.0C.栓孔及销子计算由挂篮构造，取前斜拉BC、立柱CD底部的栓孔及销子作为控制验算对象。前斜拉BC：40Cr销子直径d=110 mm，截面积F9503 mm2，剪力V=1431.6kn，Q345拉杆局部加强后板厚t2516257 mm，则：销子剪应力143.16104/2/950375.3MPab/K1=105.8Mpa局部挤压应力：143.16104/57/1102
10、28.3MPa c/K1=258.75MPa立柱：剪力V=1647.8kn，Q235板厚t25250 mm，则：销子剪应力164.78104/2/950386.7MPab/K1=105.8Mpa局部挤压应力：164.78104/50/110299.6 MPa c/K1=310.5 MPa注：1.40Cr设计强度fv190MPa，荷载分项系数取1.35，构件锈蚀折减修正系数0.9,则允许剪应力b190/1.350.9127MPa2.Q345局部承压（B类孔）强度设计值fc510MPa，荷载分项系数取1.35，构件锈蚀折减修正系数0.9,则允许挤压应力c510/1.35*0.9310.5MPa，若
11、为Q235，则c270MPaD.接点板验算：接点板采用260050012 和260015012M=725.60.5=362.8kn.mQ=725.6kn.m接点板面积:A=260012=14400mm2 2Ix=1/12bh3=2625107 mm42W=1/6bh2=22.5107 mm3弯曲应力=M/W=362.8/5=72.56MpaK2215/K1=161.25轴向撕裂应力=1.1N/A=1.1944.8/144=72.23MpaK2215/K1=161.25剪切应力=3/2Q/A=1.5725.6/144=75.79 MpaK2125/K1=93.75满足要求E.焊缝计算:取hf=0
12、.8cm lw=lb-1.0=220-1=219cmv=Q/0.7hf lw=725.6/0.70.8219=59.28Mpam=6M/0.7 hf lw2=90.8Mpa=v2+m2=108.4 MpaK2160=144 Mpa满足要求F支点计算：挂篮前支点在箱梁肋板上支点反力R2=1541.2KN。混凝土强度等级为C60，其抗压设计强度fc=32.5 Mpa需要支点处的面积：A= R2/fc=1541.2/32.5=474.2 cm2 2HN600*200*11/17所受压力=R2/A=1541.2/270.4=57Mpa为保证传力，需在支点处加设加劲板。G挂篮竖向变形计算：挂篮竖向变形是
13、指在施工载荷活载（新浇砼）作用下，挂篮底篮吊杆锚固位置的下沉量，它包括由挂篮主桁引起的变形和吊杆伸长引起的变形。挂篮主桁竖向变形f1由图乘法，全部荷载作用下吊杆位置主梁变位:=944.8212/270.41431.627.18/62.51189.227.57/62.51647.824.62/270.4(68.02.1105)=32.3mm则活载（新浇砼）作用下主梁变位：f1=32.354.8/68.0=26mm注：N是与位移相对应的单位力引起的桁杆内力，N是荷载G引起的桁杆内力，l是桁杆长度；已求得G73.0t时（含自重）位移，则新浇砼（不含自重）引起的位移可求。、挂篮底篮吊带变形f2挂篮底篮
14、前吊带计算长度取L=13.5m吊带活载受力取为P=440.4kn吊带截面积A=3.22/4=8.1cm2f2=NL/EA =35.2 mm、挂篮竖向弹性变形总和ff=f1+f2=32.3+8.0=40.3mm4.2底模计算 底模计算以最不利的块件1号为依据进行，该节段长度为3.5米，混凝土重为268吨1. 横肋计算：由于底模板同时受竖腹板和底板混凝土重量，故横肋计算分为底板和腹板两种情况。1. 底板处：底板处横肋间距50cm，其受力按4跨连续梁计算，其受力简图如下：底板混凝土荷载：P1=（1.268+2.3）1.026=46.4kn/m2振捣荷载P2=4.0 kn/m2施工荷载：P3=2.5
15、kn/m2所以P=46.4+4.0+2.5=52.9 kn/m2q=0.552.9=26.45kn/mM=-0.107 ql2=-0.10726.451.52=6.4 kn.m Va=0.393 ql=15.6 kn Vb=-0.607ql=24.1kn Vc=-0.464ql=18.4kn 取10作为横肋: 则：WX=39.66cm3 IX=198.3cm4强度验算：=M/ WX=6.4/39.66=161.4Mpa210/k1=175 挠度验算: f=0.632ql4/100EI=0.63226.451.54/1002.1105198.3=2.0mmf=l/400=3.75mm 所以满足要
16、求(4). 腹板处: 受力简图如下:腹板混凝土荷载：P1=13.51.026=351kn/m2振捣荷载P2=4.0 kn/m2施工荷载：P3=2.5 kn/m2所以P=351+4.0+2.5=357.5kn/m2 q=0.5357.5=178.75kn/mM=1/8ql2=1/8178.50.72=10.9kn.m Va=1/2 ql=62.5 kn Vb=1/2ql=62.5kn 取210作为横肋: 则：WX=239.66cm3 IX=2198.3cm4强度验算：=M/ WX=10.9/79.32=137.4Mpa210/1.2=175 挠度验算: f=5ql4/384EI=5178.750
17、.74/3842.1105396.6=0.7mmf=l/400=1.75mm 所以满足要求2. 面板计算:面板按均布荷载作用下的两边固定,两边简支的弹性薄板取区格为500700mm。由a/b=5/7=0.714查表得：Mx=-0.0376 My=-0.0077 =0.00241Mb= Mb0.qa2=0.0077178.750.52=0.344kn.mMa=Ma0.qa2=0.0376178.750.52=1.7kn.mWX/= Ma /f=4.95cm3取=6mm钢板；WX=6.0 cm3; IX=1.8 cm4强度验算：=M/ WX=1.7/6.0=173.3Mpa210/1.2=175
18、挠度验算: f=.ql4=0.00241178.750.54/4.154=2.6mmf满足要求3. 底模平台计算:底模平台不仅是底模的支撑平台,同时也是翼缘模板的支撑平台和施工平台,平台由型钢安置在前后下横梁上形成. 平台的受力计算可分为腹板下和底板下纵梁两种情况进行.1 .腹板下纵梁:腹板下纵梁主要承受腹板混凝土的荷载及部分底模混凝土荷载和底模自重.其受力简图如下: 以1号节段为最不利节段腹板处混凝土荷载q1=357.50.7=250.25 kn/m部分底板混凝土荷载q2=52.91.0=52.9 kn/m 底模荷载 q3=3.0 kn/m 所以q= q1+ q2 + q3=250.25+5
19、2.9+3.0=306.2 kn/m Va=669.8kn Vb=401.9knM=669.82.7-306.22.22.2/2=1067.5 kn.m弯矩图如下： 取4I40为腹班板纵梁w=41085.7 cm3 I=421714 cm4 强度计算：=M/W=1067.5/4342.8=245.8 MpaK2215=193.5不满足要求选择3I50计算：W=31860 cm3 I=346470 cm4 =M/W=1067.5/5580=191.3 MpaK2215=193.5挠度计算：在均布荷载中心处作用单位力，得单位荷载内力图如下：图乘法fm=MM1/EIdx=Wiyi/EI=(0.533
20、4.91/20.3125/2+2.0803.81/20.75/2+334.93.5/20.86+334.93.5/21.08+2/33.5/2904.20.998+2/33.5/2904.21.163+234.453.5/21/20.86+234.453.5/21/21.08)/EI=(13.1+301.43+504.2+632.96+1052.79+1226.85+176.42+221.56)/EI=4129.31/2.1346470=14.1mml/400=15mm满足要求所以腹板处主纵梁选取3I502 .底板处纵梁：底板处纵梁主要受底板处混凝土荷载及底板系统自重.以1号节段计算应力，以5
21、.0米长节段验算挠度。其受力简图如下：底板混凝土荷载：P1=（1.268+2.3）1.026=46.4kn/m2振捣荷载P2=4.0 kn/m2施工荷载：P3=2.5 kn/m2所以P=46.4+4.0+2.5=52.9 kn/m2q1=52.91.125=59.5 kn/m底模荷载q2=3.0 kn/mq=q1+q2=59.5+3.0=62.5 kn/mVa=136.72kn Vb=82.03knM=136.722.7-62.52.22.2/2=217.9kn.m弯矩图如下：取I32为底班板纵梁w=692.2 cm3 I=11075.5cm4 强度计算：=M/W=217.9/692.2=31
22、4.8MpaK2215=193.5不满足要求选择I50计算：W=1860 cm3 I=46470 cm4 =M/W=217.9/1860=117.2MpaK2215=193.5挠度计算：以均布荷载简支梁计算：fm=5 ql4/384EI=562.564/3842.146470=10.8 mml/400=15mm满足要求4.3 侧模计算：1.设计荷载根据1号块混凝土方量和混凝土生产能力，预计混凝土在6小时内完成，又设拌和物入仓温度为200C，则：V=13.66/5=2.732m/hV/t=2.732/20=0.1370.035而pm=krh,其中：h=1.35+3.8v/t=1.35+3.80.
23、137=1.87mK=1.2(添加外加剂)所以pm=1.2261.87=58.34kn/m2振捣产生的水平荷载：PZ=4kpa倾倒混凝土产生的水平荷载：Pd=2kpa所以：P=pm+ PZ+ Pd=58.3+4+2=64.3 kn/m22.横肋计算:横肋作为侧模的主肋承受混凝土的侧压力,横肋间距取50厘米,其跨距为竖肋的间距 100厘米 ,其受力按5跨连续梁计算,其受力简 图如下q=64.30.5=32.15kn/mM=-0.105ql2=-0.10532.151.02=-3.38knVB=VC=1.132.151.0=35.37KNWX/=M/f=3.38/210=16.07cm3取8作为横
24、肋，则：WX=25.33 cm3 IX=101.3cm4强度验算：=M/ WX=3.38/25.33=133.4Mpa210/1.2=175 挠度验算: f=0.644ql4/100EI=0.64432.151.04/1002.1105101.3=0.97mmf=l/400=2.5mm 所以满足要求3.竖肋计算：竖肋的跨距既为对拉螺杆的间距120cm其受力可以认为是支撑在横肋上的连续梁，可简化为3跨连续梁计算：q=64.31.2=77.16kn/mM=-0.1ql2=-0.177.161.22=-11.1knVB=VC=1.177.160.5=38.58KNWX/=M/f=11.1/210=5
25、2.86cm3取210作为竖肋，则：WX=239.66=79.32cm3 IX=2198.3=396.6cm4强度验算：=M/ WX=11.1/79.32=139.94Mpa210/1.2=175 挠度验算: f=0.677ql4/100EI=0.67777.161.24/1002.1105396.6=1.3mmf=l/400=3.0mm 所以满足要求4.面板计算面板按均布荷载作用下的两边边固定两边简支的弹性薄板取区格为500600mm。由a/b=5/6=0.833查表得：Ma0=-0.0645 Mb0=-0.0555 W=0.00175Mb= Mb0.qa2=0.055564.30.52=0
26、.89kn.mMa=Ma0.qa2=0.064564.30.52=1.04kn.mWX/= Ma /f=4.95cm3取=6mm钢板；WX=6.0 cm3; IX=1.8 cm4强度验算：=M/ WX=1.04/6.0=173.3Mpa210 挠度验算: f=W.ql4=0.0017564.30.54/4.154=1.7mmf满足要求5.对拉螺杆计算：1号块外侧模的对拉螺杆分10层，层距1.2米，间距1米，对拉螺杆采用级钢筋加工而成。对拉螺杆的受力按均布荷载作用下的3跨连续梁计算其受力，其受力简图如下： q=64.31.0=64.3kn/mVb=Vc=kql=1.164.31.2=84.88k
27、nVa=Vd=kql=0.464.31.2=30.86kn由此可知中间层对拉螺杆受力最大每根受力为Nt=84.88kn选取32的圆钢为对拉螺杆，其有效直径为： de=d-13/243.p(p取3mm)=32-2.8=29.2mm其承载力为：Ntb=de2/4fy=3.142.922/4210=140.684.88kn满足要求4.4前下横梁计算：前下横梁主要承受箱梁混凝土及底平台自重的一半，其受力简土图如下：q1=136.725/6=113.9kn/mq2：为施工平台和施工荷载q2=3.02.1=6.3 kn/mP：为腹板处的集中荷载P=401.9KN为简化计算q取120kn/m P=402KN
28、受力简图如下：在C、D、E、F点分别作用一单位力，可得单位荷载简图如下：列力法典型方程如下：11x1+12x2+13x3+14x4+1p=021x1+22x2+23x3+24x4+2p=031x1+32x2+33x3+34x4+3p=041x1+42x2+43x3+44x4+4p=011=22=1/21.2250.942/30.94+1/24.0750.942/30.94=0.36+1.2=1.56/EI12=21=1/21.2250.942/30.28+1/21.2250.282/30.94+2.850.280.61+1/22.850.660.5=0.11+0.11+0.49+0.47=1.8/EI33=44=1/21.451.452/31.45+1/25.31.452/31.45=1.02+3.71=4.73/EI13=31=24=42=1/21.2250.941.23+1/24.0750.940.74=-(0.71+1.42)/EI=-2.13/EI34=43=1/25.31.451/31.45=1.86/EI14=41=23=32=1/21.2250.940.22+1/24.0750.940.60=0.13+1.15=-1.28/EI 1p=2p=246.61.2251/20.94-2/31.22
